基于云平臺的有軌電車智能控制系統簡介

文/吳正中，北京城建設計發展集團產業化推進部技術副總、北京城建智控科技有限公司總工程師

2020年3月，中國城市軌道交通協會發布《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》，《綱要》中明確指出城軌云大數據是未來智慧城軌建設的主要趨勢。2018年，在北京城建智控科技有限公司承擔的青海德令哈有軌電車建設中，就采用了基于云平臺的有軌電車智能控制系統。

系統解決方案

多年來，有軌電車的發展歷經變遷，最早有軌電車控制系統采用的是道岔控制系統，比如說大連和長春的54路；沈陽渾南建設時，開始采用地鐵的控制系統建設模式，也就是有了通信、信號系統，到現在，控制系統基本已發展成為弱電集成系統，即有軌電車智能控制系統。

有軌電車智能控制系統采用的是調度運營綜合一體化應用平臺，采用了融合和集成的方法，平臺融合了運營調度系統、信號系統、通信系統，集成了電力監控、辦公自動化等系統。系統基于云平臺，實現了全專業上云。利用云計算的虛擬化技術，對所有硬件資源進行整合，實現IT設備集約化設計。

·在IaaS層，開發了云管平臺，根據業務需求彈性分配資源，進行動態遷移管理，實現自動化運維。·在PaaS層，采用微服務架構，向業務系統提供各種數據庫、中間件、消息隊列等服務，同時設置大數據平臺。

·在DaaS層，采集了全系統、全類型的數據，為智慧指揮、智慧運營和服務提供全時空的數據。

·在SaaS層，采用微服務架構，對所有弱電子系統的功能進行顆粒化拆分，通過微服務化的設計方案提取通用功能，對專用功能進行更小的顆粒化和精細化設計，根據業務需求進行功能系統重構，最終實現打破所有系統的邊界，改變了傳統控制系統只把弱電子系統進行界面集成，信息交互不及時；硬件上采用傳統服務器，資源利用率不高等現狀。

系統其他特點及經濟效益

基于云平臺的有軌電車智能控制系統，最大程度對硬件資源池進行了整合，利用云計算技術把所有的服務器進行了集約化管理，形成一個統一的硬件資源池。同時，引入大數據的技術，取代傳統的實時數據庫，利用大數據實現系統進行大量的數據采集和存儲，進一步實現數據的挖掘和分析。

圖1 系統架構圖

圖2 傳統系統與基于云架構的有軌電車智能控制系統對比圖

為了實現硬件資源池的最大合理化應用，北京城建智控科技有限公司自研了智能控制一體機，采用模塊化的設計方案，利用計算單元、交換單元、存儲單元、擴展單元取代了傳統的服務器、交換機、存儲，所有的供電和通訊通過“背板”設計來實現，大量減少各設備間通信、供電的線纜，同時各功能模塊支持熱插拔，方便運維。一體機實現在整個系統的建設、調試階段，大量縮短安裝和調試的時間，減少故障源，提高設備的可靠性和穩定性，采用熱插拔方式提升設備的可維護性。

德令哈有軌電車在控制中心采用了一套公司自研的智能控制一體機，取代了傳統的12臺服務器、2臺萬兆核心交換機和2臺千兆匯聚交換機，以及若干存儲設備和FEP設備。德令哈有軌電車項目中心一體機除了承載信號系統業務外，還主要承載了通信專業的PA、PIS、CCTV、數據承載網、電源和綜合網管業務，綜合監控專業的電力監控、充電樁業務等。

通過這套架構可看出，如果需要增加新的業務需求，只需對硬件資源池進行橫向擴展，彈性分配一部分硬件資源給新增業務系統，就可以把業務運營在云平臺資源池上。

德令哈有軌電車的某臺一體機虛擬機資料顯示，一體機上采用19臺虛擬機運行各專業應用，替代了12臺傳統服務器，把所有的服務運行在一體機上。系統采用了微服務的架構方式，其實是把所有的煙囪式子系統通過微服務架構進行重構，同時保證整個弱電子系統的全功能的存在，但是顯示上已經沒有單獨的子系統了。因為已把所有的功能微服務化和模塊化，對所有子系統進行了功能顆粒化拆分，然后再根據功能分類成兩部分，一部分是通用的微服務，一部分是專用的微服務，從而實現打破傳統系統之間的壁壘。

這樣改變的優勢是除了能夠滿足傳統有軌電車智能控制系統的運營調度、網絡管理、設備維修需求，還能滿足未來智慧運營、智慧運維的需求，一旦需求發生變化，可以靈活地通過微服務配置新聯動、新業務需求，而不需要改動硬件和軟件資源，靈活地把所有的主導權交到用戶手中。

同時，一體機在采集的時候就把所有的數據進行標準化，采用大數據取代了傳統的實時數據庫，數據實現從采集直接進大數據平臺進行使用，減少了中間環節，提升了實時性，實現了對數據一次采集、多次運用、一次存儲；大數據平臺可以實現300萬點秒級落盤要求，能滿足傳統一條線數據處理的6-10倍需求，對數據進行集中處理。

基于云平臺的有軌電車智能控制系統可以在建設期、運營期和運維期降低成本，安全性較高、兼容性較強，包容目前所有子系統設備公司的標準協議和私有協議，非常符合現代有軌電車弱電系統小、全、活的特征。